《铭牌外形的加工》PPT课件

第 3章 铭牌外形的加工 铭牌外形的零件图 本章主要介绍 2D外型模型 平面铣削 2D外形铣削 粗加工、精加工 后处理 （ NC程序） 加工 程序单 操作机床 加工 检验 与分析 教学目的 通过对铭牌进行数控编程与操作机 床加工出产品的学习与训练，掌握典 型零件 CAM过程，掌握二维刀具路径 平面铣削与外形铣削的有关参数的设 置。 重点与难点 重点 ： 平面铣削对话框与外形铣穴对话框中参 数的设定。 难点 ： 加工工艺的制定与操作数控机床加工。 二维线框架模型 二维线框架模型 3.2 加工工艺分析 .毛坯尺寸 .装夹方法 100 40 13mm的铝板材 虎钳装夹 3.机床 采用 DM4800加工中心 加工，机床的最高转速为 8000转 /分 4刀具 直径为 16MM的高速钢 平端铣刀（简称 ” 平刀 ” ） 加工工艺流程图 底座外形 粗加工 顶面外形 粗加工 顶平面铣削加工 底座外形 精加工 顶面外形 精加工 反向装夹，将原装 夹位 铣平 3.3 铭牌外形的加工刀具路径 3.3.1、 平面的铣削加工 顶平面为毛坯面，需要将顶平面全部铣平，采用面铣削的方法。 1面铣参数对话框 单击 刀具路径 面铣 串连 命令 单击选中底座外形某一条线为 串连 的边界 单击主菜单中的 执行 命令 面铣参数对话框 2 选择加工刀具参数 . 进给率 1200 mm/min Z轴进给率 800 mm/min 提刀速率 2000 mm/min 主轴转速 1500 r/min 冷却液 喷油 注意： 进给率的选择是一个较复杂的问题 ， 与手工编程 有一些不同 ， 计算机辅助编程一般采用 小的吃刀量 ， 快的进给率 ， 即所谓的 “ 小量快走 ” 的方法 。 对于不 同的机床 、 材料 、 刀具以及加工的方法与要求 ， 进给 率的选择也不同 。 3.“面铣加工参数 ” 对话框 参考高度 50 mm 绝对坐标 进给下刀位置 10 mm 增量坐标 工件表面 1 mm 绝对坐标 深度 0 mm 绝对坐标 Z方向预留量 0.1 mm 4刀具路径模拟 单击 主菜单 刀具路径 操作管理 命令 ， 弹出如图所 示对话框 。 单击 刀具路径模拟 自动执行 命令 5. 实体切削验证 单击操作管理员对话框中的 实体切削验证 选项 ， 出现如 图所示界面 。 单击参数设定按钮 “ ” ， 出现如图所示对话框 。 单击持续执行按钮 “ ” ，出现模拟实体加工过程的 画面。 注意： 设毛坯顶面最高位置高度为 : 1.0mm， 3.3.2 底座外形粗加工 底座外形粗加工，采用刀具沿着铭牌的最外边界线用刀具的侧 刃铣削的方法进行加工，该方法叫外形铣削（ 2D）加工。 1. 外形铣削对话框 单击 主菜单 刀具路径 外形铣削 串连 命令 选取 底座外形线框 为加工范围 。 单击 执行 命令 2. 选择刀具参数 仍用直径为 16mm的 平刀 。 刀具的参数同平面铣削加 工刀具的参数 ， 3. 选择 2D外形铣削参数 参考高度 50 。 进给下刀位 2 。 要加工的表面 0.1 。 深度 -7.2。 补正形式：电脑 。 补正方向：左补正 。 注意： 串连方向选择顺时针 ， 刀具半径补正方向选择左补正 ， 刚好构成 顺铣 。 采用顺 铣加工时 ， 加工平稳 ， 表面质量好 。 XY方向预留量 0.1 。 Z方向预留量 0。 单击选中 Z轴分次层铣 项 ， 在 Z方向分层多次加工工件 。 单击选中 进 /退刀向量 项 ， 设定刀具从毛坯外边进刀的路径与退出毛坯的路径 。 4. Z轴分层铣削参数 最大粗切深度 1.0 mm 5. 进 /退刀向量设定 进刀向量的引线长改为 0 ，圆弧半径为 16mm 注意： 平刀的底部中心没有刀刃，若直接从顶面向毛坯垂直下刀时，底部 中心没有切削毛坯，毛坯会顶住刀具，故一般采用从毛坯外面进刀、退 刀，这样可以避免产生冲击而造成刀具的损坏，同时保护加工面，不会 留下下刀刀痕。 产生刀具路径 单击 确定 按钮，产生了加工刀具路径， 模拟刀具路径 实体切削验证 3.3.3 顶面外形粗加工 顶面外形粗加工 ， 同样可采用外形铣削 （ 2D） 的方法 ， 选择 刀具参数 同底座外形 粗加工 ， 外形铣削参数改动参数如下 ： 深度： -2 mm 绝对坐标 。 XY方向预留量 ： 0.2 mm。 Z方向预留量 ： 0.1 mm。 模拟刀具路径 切削验证 3.3.4 底座外形精加工 精加工可用粗加工的刀路 ， 稍作改动 ， 重新进行计算 ， 生成新的精加工刀 路 。 另取用新的直径为 16mm的平刀 ， 为获得较理想的表面粗糙度 ， 应采用 小 的进给率 。 刀具下到 Z为 -7.2mm处 ， 绕底座外形外侧顺铣一次到位 1 .选择刀具参数 进给率 400 ， 进给 率比粗加工的进给率小 ， 获 得的加工表面粗糙度值 小 ， 表面较 光滑 。 下刀速率 300 。 提刀速率 2000 。 主轴转速 1500 ， 主轴转速比粗加工的转速 高 ， 获得的加工表面粗糙 度小 ， 表面较 光滑 。 冷却液 喷油 1. 选择 2D外形铣削参数 补正方向：左补正 。 保证了精加工为 顺铣 。 XY方向预留量 0。 不单击选中 平面多次铣削 项 ， XY平面方向不多次铣削 。 不单击选中 Z轴分层铣深 项 ， Z轴方向不分层铣深 。 2.模拟刀具路径 实体切削验证 模拟刀具路径 实体切削验证 3.3.5 顶面外形精加工 1.选择顶面外形为加工串联 ,用直径为 16mm的精加工 平刀，刀具参数同底座外形精加工。 外形铣削参数 ： 深度 2 ， 绝对坐标 。 补正位置控制器：左补正 。 XY方向预留量 0 。 Z 方向预留量 0 。 单击选中 平面多次铣削 项 。 单击选中 进 /退刀向量 项 。 设定 XY平面多次铣削参数 粗铣次数： 0， 不粗铣 。 精铣次数： 2。 精铣间距： 0.1 mm 精铣次数与间距的设定 ， 是 根据 XY方向精加 工的余量 为 0. 2mm来计算的 。 选择 选中 最后深度 。 单击选中 不提刀 。 2.模拟刀具路径 实体切削验证 模拟刀具路径 单击 “ 操作管理员 ” 对话框中的 全选 刀具路径 模拟 选项，单击 自动执行 命令 ,可模拟全部刀具路径 3.5 后处理 为了让初学者了解每一步的效果，每一个刀具路径， 都可以产生一个 NC程序。现有五个刀具路径， 可处理成五个 NC程序 单击 执行后处理 选项 ， 产生 NC加工程序 3.6 程序单 表 3-1铭牌数控加工程序单 3.7 CNC加工 3.7.1 毛坯的准备 3.7.2 刀具的准备 选择两把 16mm高速钢平刀 ， 一把用来粗加工 ， 一把用来精 加工 。 将刀具装在 BT40的夹头上 ， 装刀长度为 20mm。 3.7.3 操作 CNC机床 ， 加工铭牌外形 1. 开机 发那科 （ FANUC） 系统 面板如图所示 。 接通电源 ， 打开加工中 心机床后面的总开关 ， 按下机床电源开关 （ Power On） ， 该键灯 亮；松开红色急停开关 （ EmergencyStop） ；打开输送数据的计算 机 。 启动空压机 ， 检查润滑油泵 、 油路等是否正常工作 。 发那科系统面板 操作 CNC机床 2 . 归零 转动模式选择 （ MODE） 旋钮 ， 选择归零模式 ZRN。 转动坐 标轴选择 （ Axis） 旋钮 ， 选择 Z轴先归零 ， 按下运行键 （ Cycle start） ， Z轴归零 ， 同样方法将 Y轴 、 X轴归零 。 三轴归零后 ， X、 Y、 Z三轴机械坐标显示为零 。 3. 储存 NC 程序 将程序单中所列的 NC 程序储存到机床输数用计算机要求的 目录下 ， 如 “ MCED”， 打开机床用的专用输数程序 ， 会出现 输数对话框 。 4. 装夹好刀具及工件 装刀操作过程： 转动模式 （ MODE） 选择旋钮 ， 选择手动模式 （ HANDLE） ， 右手按 住装在主轴护板上的松刀 （ 装刀 ） 键 （ PRESS UNCLAMP） ， 左手扶 住刀柄 ， 对准刀柄槽 ， 再松右手后装好刀具 。 装夹坯料： 各轴归零后 ， 在操作面板中选择手动模式 （ HANDLE） ， 操作手动轮 ， 移动工作台到适当位置 ， 将工作台清理干净 ， 然后用虎钳夹紧坯料 。 5. 分中对零 转动模式 (MODE)选择旋钮 ， 选择面板输入模式 （ MDI） ， 按程序 键 （ PRGRA） 。 在操作面板中输入 “ S600； M03； ” ， 按启动键 （ OUTPUT START） ， 启动主轴 。 选择手动模式 （ HANDLE） ， 操作手动轮 ， 在坯料的左边 ， 降下主 轴 ， 向左移动工作台 ， 刀具刚好碰到坯料后 ， 升高主轴 ， 移动光标到相 对坐标中 X轴相应的数值 ， 按取消键 （ CAN） ， X轴相对坐标清零 。 然后在坯料的右边进行对刀 ， 刀具刚好碰到坯料后 ， 抬高主轴 ， 将此 时的 X轴坐标值除以 2得到一个新值 ， 并操作手动轮 ， 将 X轴移到该数值 ， 再按取消键 （ CAN） ， X轴相对坐标清零 。 这样完成了坯料 X轴方向分 中 ， 找到了 X轴方向的零点 。 Y轴对零方法与上述相同 。 Z轴对零：将刀具向下移动 ， 碰到坯料顶面最低点时 ， 停止移动主轴 (也可以通过在坯料的顶面走 “ 十 ” 字的办法找到最低点 )， 将光标移到 Z 轴坐标位置 ， 按取消键 （ CAN） ， Z轴坐标清零 。 此时相对坐标中 X、 Y、 Z三轴的相对坐标值显示皆为 0。 表示刀尖 位置处于零点位置 。 6 设定 G54工作坐标值 按显示屏幕下的 （ 总合 ） 坐标软体键 ， 显示 3个坐标系 ， 记录此时的机械坐标 （ Machine Postion） X、 Y、 Z的坐标值 。 按坐标设置菜单键 （ MENU OFSET） ， 显示工作坐标系 设定画面 ， 按光标 （ CURSOR） 键 “ ” ， 将光标移动到 G54 工作坐标中 ， 将相应的已记录的机械坐标 （ Machine Postion） 系中 X、 Y、 Z的坐标值 ， 输入到 G54工作坐标中 。 这样就设 定好 G54工作坐标 。 按坐标显示键 （ POS） ， 显示机械坐标 ， 逐一检查坐标 输入是否正确 。 提高主轴 ， 并按主轴停止键 (Spindle Stop)， 主轴停止旋转 ， 完成设定 G54工作坐标值的操作 。 为了保证顶平面加工后有 0.1mm的加工余量，将已设定 的 G54坐标中的 Z轴坐标再下降 0.1mm，也可直接将 G54坐标 中的 Z轴坐标值减 0.1mm，得到新的 G54坐标。 粗加工 7 准备输数 转动模式 (MODE)选择旋钮 ， 选择数据传输模式为 DNC， 将快速移动 （ Rapid Override） 键调到 25 ， 进给率 （ Feed Override） 键调到为零 ， 关好机床门 。 8 输数 在 输数 计算机的输数对话框中选择 “ SEND”选项 ， 输入要运行的 NC程序名称： MP1.NC， 回车确认 ， 可以开始加工 。 9 粗加工 按程序开始 （ Cycle start） 按钮 , 启动循环开始程序 ， 用手握住程序进给档 （ Feed Override） 旋钮 ， 并 慢慢调动 该钮 ， 这时机床开始自动运行 ， 注意观察其运行是否正常 ， 特别注意下刀位置 ， 如发现问题 ， 立即按进给停止 （ Feed Hold） 键 。 如运行正常 ， 可 逐渐调高程序进给速度 ， 调至 100%， 快速移动进给率 (Rapid Override)可调到 50%， 这 样机床自动执行第一个程序 。 加工走完第一个程序后，机床报警。按（ Reset）键取消报警。观察检验加工的结 果是否有问题。输入第二个程序（ MP2）、第三个程序（ MP3），程序的输入方法重 复步骤 7、 8、 9。完成了铭牌的粗加工。 10测量刀长补正值 Z0 精加工顶面外形 、 底座外形时 ， 采用手工换刀方式 ， 另换一把 16mm的精加工用 平刀 。 第二把平刀的长度与第一把平刀的 装刀长度不一样 ， 也就是 Z轴的零点变化了 ， 需要重新对零 ， 但有时零点被加工掉 ， 无法直接找回零点 ， 或不容许破坏已加工好 的表面 。 这时候可采用 间接找零 的方法 ， 即采用刀长补正的方法 。 第一把刀粗加工完后 ， 停转主轴 ， 按 “ Spindle Stop”键 。 调整对刀器表盘 ， 指针指向零点 ， 并把对刀器放在机床工作台平整台面上 。 在手动模式 （ HANDLE） 下 ， 利用手摇移动工作台至适合位置 ， 向下移动主 轴 ， 用刀的底端压对刀器的顶部 ， 表盘指针转动 ， 指针指向 零 ， 记录此时 Z轴相对坐 标对应的数值 Z0， 即对刀器顶面与工件的工作坐标零点的距离 ， 作为其余刀具的零 点补正值 ， 如图所示 。 确 抬高主轴 ， 取下第一把刀 。 11. 第二把 16mm平刀的对零方法 第二把 16mm平 刀的对零方法如下所述 。 装上第二把刀 16mm精加工平刀 。 在手动模式 （ HANDLE） 下 ， 向下移动主轴 ， 用刀的底端压对刀 器的顶部 ， 表盘指针转动 ， 指针指向零 。 按清零 （ CAN） 键 ， 将 Z轴相对坐标清零 。 此时清零的目的是便于 记数 。 抬高主轴 ， 移走对刀器 。 将主轴 Z坐标移到 -Z0 位置 ， 铵清零 （ CAN） 键 ， 将 Z轴相对坐标 清零 。 此时第二把刀的底端位于工件的 Z轴零点位置 。 再将此时的 Z轴 的 机械坐标 ， 输入到 Z轴的 G54工作坐标中 ， 这样 ， 就设定好第二把刀的零点 。 12. 精加工 重复步骤 7、 8、 9， 输入第四个程序 （ MP4） 、 第五个程序 （ MP5） ， 完成铭牌的精加工 。 13 加工结束 待工件加工好后 ， 注意检查工件尺寸是否符合图纸要求 。 做好清 洁保养工作 ， 并按照开机的反顺序关闭加工中心 。 3.8 检验与分析 检查与分析的具体内容如下： 顶平面加工完后 ， 可用肉眼观察顶平面是否全部加工到位 。 否 则需要降低零点的高度 ， 重新加工 。 底座外形粗加工完后 ， 用游标卡尺检验铭牌的外形尺寸是否为 96.2mm 36.2mm， Z方向的尺寸是否为 7.3mm。 观察表面粗糙度情况 。 顶面外形粗加工完后 ， 用游标卡尺检验铭牌的内形尺寸是否为 90.4mm 30.4mm， Z方向的尺寸是否为 2mm ， 观察表面粗糙度情况 。 底座外形精加工完后 ， 用游标卡尺检验铭牌的外形尺寸是否为 96mm 36mm。 检查表面粗糙度是否比粗加工时明显降低 ， 是否符合 要求 。 顶面外形精加工完后 ， 用游标卡尺检验铭牌的外形尺寸是否为 90mm 30mm。 Z方向的尺寸是否为 2.1mm， 检查表面粗糙度是否比 粗加工时明显降低 ， 清角是否完全 。 通过检验 ， 分析加工工艺是否合理 ， 对不合理的地方进行改进 ， 重新编写 NC程序 。 2D外型模型 平面铣削 2D外形铣削 粗加工、精加工 后处理 （ NC程序） 加工 程序单 操作机床 加工 检验 与分析 总结 练习 3 1 请给出面铣用 16平刀加工铝材的粗加工刀具参数 。 2 说明面铣的三个深度参数 （ 参考高度 ， 进给下刀位置 ,工作表面 ） 的意义 。 3 数控加工机床 2D外形铣削一般采用顺铣还是逆铣 ？ 怎样保证顺铣 ？ 4 2D外形铣削为什么要设定进 /退刀向量参数 ？ 5 粗加工与精加工工艺参数有什么样不同 ？ 给出 16平刀加工铝铭 牌的外形精加工的刀具参数 。 6 叙述数控机床的对零操作 ,设定 G54坐标的过程 。 7. 请叙述手工换刀的刀具长度补正的方法 。